En el núcleo atómico suele reinar el hacinamiento: protones y neutrones están apretados como pasajeros en hora punta. Pero con el berilio-11 todo es distinto. Uno de los neutrones se mantiene a una distancia respetuosa del resto, formando una nube difusa: un halo nuclear. Este núcleo recuerda a un planeta con un satélite en una órbita muy alargada.
Para desentrañar la estructura de este núcleo exótico, los físicos llevaron a cabo un experimento en la instalación AT-TPC dentro del solenoide SOLARIS. Bombardearon núcleos de berilio-10 con deuterones (núcleos de hidrógeno pesado) y siguieron la producción de berilio-11. A partir de los ángulos de dispersión de las partículas, lograron reconstruir qué estados del núcleo se excitan y qué energía portan. Especial interés despertó el estado con energía de 3,40 MeV. Resultó que sus propiedades se explican mejor si se le asigna paridad positiva y espín 3/2. Esto significa que el neutrón del halo se mueve en una órbita con una simetría determinada, como un electrón en un átomo.
La comparación con cálculos de vanguardia, donde el núcleo se modela desde primeros principios, mostró un buen acuerdo. Esto refuerza la confianza en que el estado de 3,40 MeV es el segundo estado excitado de la banda rotacional construida sobre el estado fundamental con halo. En otras palabras, el núcleo con halo puede girar como un todo, y el neutrón-satélite participa en ese baile.
El estudio del berilio-11 es un paso hacia la comprensión de cómo se comportan los núcleos en el límite de la existencia. Estos núcleos viven fracciones de segundo, pero son precisamente los que nacen en las estrellas y determinan las rutas de síntesis de los elementos en el Universo.
El núcleo del berilio-11 con halo es comparable en tamaño al núcleo del plomo, aunque contiene veinte veces menos partículas.